JP3435399B2 - 廃プラスチックの処理方法および処理装置 - Google Patents
廃プラスチックの処理方法および処理装置Info
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Description
理方法および処理装置に係り、とりわけ家庭から排出さ
れる廃プラスチックから分解油を生成する廃プラスチッ
クの処理方法および処理装置に関する。
により説明する。図15において、家庭から排出される
廃プラスチック1は前処理装置2により前処理(異物除
去、破砕)され、加熱脱塩素処理装置3、熱分解処理装
置4、および分解ガス冷却装置5を経て分解油回収装置
6により分解油が回収される。加熱脱塩素処理装置3で
発生するガス(塩化水素、水蒸気、可燃ガス)は脱塩ガ
スとして脱塩ガス処理装置7において処理される。また
熱分解処理装置4で残留する灰分、炭化物等は残渣8と
して排出される。
プラスチックには5〜15%程度のPVCが含まれてお
り、熱分解処理装置4における熱分解の際に塩化水素ガ
スが発生し、機器の腐食ならびに分解油の酸性化をもた
らすため、熱分解の前に脱塩素処理装置3において脱塩
素処理を行ない、分解油中の有機塩素の低減がはかられ
ている。しかしながら近年の廃プラスチックにおいて
は、脱塩素処理してもなお、分解油のPHが2〜4の酸
性を示し、中性化(石油精製における中性の範囲:4.
4以上8.2未満)ができないことがある。このため分
解油回収装置6の下流側に設けられた蒸留塔9および精
製油の貯蔵タンク10等の腐食が顕在化している。
ものであり、廃プラスチックから分解油を生成すること
ができ、かつ分解油を中性化することができる廃プラス
チックの処理方法および処理装置を提供することを目的
とする。
性化について鋭意検討したところ、従来から混入してい
た5〜15%のPVCの他に近年の廃プラスチック中に
は、2〜15%(平均的には8%程度)のPETが混入
しており、PETが400℃以上で熱分解処理する際に
安息香酸を主成分とする有機酸を発生し、これらの有機
酸がガス化して他の分解ガスとともに分解油に混入する
ため、脱塩操作しているにもかかわらず分解油の酸性化
をもたらしていることが判明した。
香酸をアルカリ物質で中和固定化し、分解ガスと分離す
ることで分解油の中性化を達成するものである。
む廃プラスチックの処理方法において、廃プラスチック
に対してアルカリ性物質を添加する工程と、廃プラスチ
ックに対してアルカリ性物質を添加した後、廃プラスチ
ックを加熱脱塩素処理装置内で加熱脱塩素処理する工程
と、加熱脱塩素処理装置内で加熱脱塩素処理された廃プ
ラスチックを熱分解処理装置内で熱分解処理する工程
と、熱分解処理装置から生じる分解ガスを用いて分解油
回収装置において分解油を生成する工程と、を備え、熱
分解処理工程においてPETから生成する安息香酸ガス
をアルカリ性物質により中和して、分解油回収装置にお
いて生成される分解油のpHを5.0〜7.5とするこ
とを特徴とする廃プラスチックの処理方法である。
処理装置において、廃プラスチックに対してアルカリ性
物質を添加するアルカリ性物質添加装置と、廃プラスチ
ックを熱分解処理し、PETから生成する安息香酸ガス
をアルカリ性物質により中和とする熱分解処理装置と、
熱分解処理装置から生じる分解ガスからpH5.0〜
7.5の分解油を生成する分解油回収装置と、を備え、
アルカリ性物質添加装置と熱分解処理装置との間に、廃
プラスチックを加熱脱塩素処理する加熱脱塩素処理装置
を設けたことを特徴とする廃プラスチック処理装置であ
る。
する。図1乃至図6は本発明の第1の実施の形態を示す
図である。
クの処理装置は、廃プラスチック1の前処理装置2と、
廃プラスチック1を加熱脱塩素処理する加熱脱塩素処理
装置3と、廃プラスチック1を熱分解処理する熱分解処
理装置4とを備えている。
との間には、アルカリ性物質を廃プラスチック1へ添加
するアルカリ性物質添加装置20が設けられている。さ
らに、加熱脱塩素処理装置3には、焼却炉等からなる脱
塩ガス処理装置7が接続されている。
介して分解油回収装置6が接続され、この分解油回収装
置6には蒸留塔9および精製油の貯蔵タンク10a,1
0b,10cが順次接続されている。
ける残渣ホッパ8aが接続されている。
の作用について説明する。図1に示すように、廃プラス
チック1は前処理装置2において、前処理(異物除去、
破砕)され、その後廃プラスチック1に対してアルカリ
性物質添加装置20からアルカリ性物質(例えば消石
灰、生石灰)が添加される。廃プラスチック1は、その
後、加熱脱塩素処理装置3で加熱脱塩素処理され、加熱
脱塩素処理装置3で発生するガス(塩化水素、水蒸気、
可燃ガス)は脱塩ガスとして脱塩素処理装置7で脱塩素
処理される。
素処理は公知技術であり、図2に示すような脱塩特性を
持っている。図2に示すように、脱塩反応は250℃前
後で始まるが、250℃では反応に長時間を要するため
やや高い温度にして(300〜350℃)、短時間(2
00〜300秒の滞留時間)で90%程度の脱塩素をお
こなう。
置4において熱分解され、分解ガスは冷却装置5で冷却
された後、分解油回収装置6で回収される。
9で蒸留され、精製油の貯留タンク10a,10b,1
0c内に貯留される。
術であり、脱塩素処理された後の溶融廃プラスチック3
1を高温に保持して熱分解し、分解ガスを得るものであ
る。廃プラスチック1中の主成分はPE、PP、PS、
PET、PVCであり、これらは図3に示すような熱分
解特性を持っている。図3は比較的大きい昇温速度(3
00℃/h)のもとでのデータを示しており、このため
分解率が小さく表されているが、昇温速度を小さくする
とグラフは左側へシフトし低い温度で分解する。図3に
おいて、各温度で1時間程度保持すると、PSは350
℃で分解し、PPは400℃で分解し、PEは420℃
で分解し、PETは430℃で90%以上分解する。こ
のような知見から通常、熱分解処理装置4内では、35
0〜450℃の範囲で数時間保持する。
CおよびPETと、アルカリ性物質添加装置20から添
加されたアルカリ性物質(消石灰)との反応を図4に示
す。反応は以下の順に行われる。
の発生 先ず加熱脱塩素処理装置3内でPVCが分解し、塩化水
素ガスが発生する。
中和 加熱脱塩素処理装置3内ではアルカリ性物質(消石灰)
の粒子がPP、PE等のプラスチック溶融物(溶融廃プ
ラスチック)31によりマスキングされているため、塩
化水素ガスの一部(50%程度)のみが消石灰の粒子の
表面で中和反応し塩化カルシウムを生成する。未反応の
塩化水素ガスは脱塩ガス処理装置7へ排出される。未反
応の消石灰は残余の消石灰となり、塩化カルシウムおよ
び溶融廃プラスチック31と同伴して熱分解処理装置4
に移行する。
31が熱分解する。この際、熱分解反応が吸熱反応であ
るため、熱分解温度の低い順に、すなわちPS、PPの
順に熱分解し、最後にPE、PETが熱分解する。PE
Tの熱分解でおおよそPETの重量の40%の安息香酸
ガスが発生する。
子の周りにPS、PPが分解した時点でPETが濃縮さ
れており、発生する安息香酸ガスは効率よくカルシウム
粒子の表面に捕捉固定化され、安息香酸カルシウムを生
成する。安息香酸カルシウムは、高温で極めて安定した
固体である。例えば安息香酸カルシウムの風解ならびに
分解温度は600℃以上であり、熱分解処理装置4内で
保持され、分解油回収装置6内の分解油内に混入するこ
とはない。
ウム、および安息香酸カルシウム等は残渣8として残渣
ホッパ8aへ排出される。
Hの改善の様子を図5に示し、その効果の一覧を図6に
示す。本発明によれば、加熱脱塩素処理装置3の前段で
廃プラスチック1内にアルカリ性物質を添加するため、
分解油のPHは2.5〜3.5から5.0〜7.5前後
に改善される。このため蒸留塔9の腐食を防止すること
ができ、また安息香酸(および安息香酸塩)は0.05
%以下に低下するため、安息香酸(および安息香酸塩)
の析出に起因する配管の閉塞が防止できる。
態について説明する。
は、保持時間を適宜定めたり、廃プラスチック1に含ま
れる微量の金属による触媒作用により、溶融廃プラスチ
ック31を350〜400℃の間に加熱すると、PE
T、PE以外の成分がほとんど分解することが判明し
た。
熱分解処理装置4においてPET、PEの濃縮を促進し
てアルカリ性物質と、PETの分解によって発生する酸
性ガスとの反応効率を高めるものである。実施の方法と
しては熱分解処理装置4の形式によって連続分解と間欠
(バッチ)分解の2とおりの構成が可能である。各々に
ついて以下説明する。
熱分解処理装置4の構造を示す。図7に示すように熱分
解処理装置4は、横形キルン式の熱分解槽30を有し、
溶融廃プラスチック31を投入機32により熱分解槽3
0内へ連続的に投入するようになっている。熱分解槽3
0内に投入された溶融廃プラスチック31は、徐々に熱
分解され残渣8となって排出口33側に移動する。この
間、熱分解槽30はモータ34により駆動されるローラ
34により回転する。
に、投入側Aから排出側Cへ向って徐々に温度が高くな
るような温度勾配を有している。例えば熱分解槽30の
投入側Aは温度が350℃となっており、中央Bの温度
は400℃となっており、排出側Cの温度は500℃と
なっている。このとき、350〜400℃の間でPE
T、PE以外の成分はほとんど分解するため、溶融廃プ
ラスチック31内ではPET、PE、アルカリ粉末の濃
縮が生じる。アルカリ性物質の濃度は図8の一点鎖線で
示すように、排出側Cに行くに従い高くなっている。こ
のため430℃前後でPETが分解する場合に発生する
酸性ガスは、効率よくアルカリ性物質粉末と反応し中和
固定化される。このためアルカリ性物質の粉末添加量を
低減することができる。
造を示す。図9に示すように、熱分解処理装置4は縦形
撹拌式の熱分解槽40を有し、溶融廃プラスチック31
を熱分解槽40内へ間欠的に投入するようになってい
る。熱分解槽40内に投入された溶融廃プラスチック3
1は時間とともに徐々に熱分解し、熱分解終了後に排出
弁41から残渣8として排出される。図9において符号
43は撹拌翼である。
示すように投入側から残渣排出側までに徐々に温度が高
くなっている。例えば投入時から投入終了まで350〜
400℃に保ち、投入終了から徐々に温度を高くし残渣
排出時に500℃とすると、350〜400℃の間でP
ET、PE以外の成分はほとんで分解する。このため、
溶融廃プラスチック31内ではPET、PE、アルカリ
粉末の濃縮が生じる。アルカリ粉末の濃度は図10の一
点鎖線で示すように、投入開始から投入終了の間に徐々
に高くなっている。このため、430℃前後でPETが
分解する場合に発生する酸性ガスは、効率よくアルカリ
性物質粉末と反応し中和固定化され、これによりアルカ
リ性物質の粉末添加量を低減することができる。
ば、熱分解処理装置4でPET、PE、アルカリ性物質
の粉末の濃縮が促進され、アルカリ性物質とPET分解
によって発生する酸性ガスとの反応効率が高まる。この
ため、アルカリ粉末の添加量の低減が可能になる。
態について説明する。図11乃至図14に示すように、
廃プラスチック中のPETおよびPVCの含有量に基づ
いて定め求められた添加量だけアルカリ性物質添加装置
20からアルカリ性物質を添加してもよい。
灰粉末)の添加率(%)を、廃プラスチック1に含まれ
るPVC、PETの混入率に基づき予め実験により定め
る。この実験結果を図13に示す。図13において、ア
ルカリ性物質の添加率(%)が下限添加率から上限添加
率の範囲(好ましくは適正添加率)に定められている。
具体的な添加率範囲は図14に示す早見表のとおりであ
る。図13および図14に示す添加率はアルカリ性物質
を消石灰粉末とした場合であり、アルカリ性物質を生石
灰粉末とする場合は、各々の添加率に0.78を乗じた
添加率とする。
混入量=0.56×PET混入量のときを境として場合
わけしてある。石油のPHはJIS−K2252(石油
製品ならびに反応試験方法)で4.4から8.2の範囲
と定められており、図13および図14に示す下限添加
率は分解油の酸性化防止を目的として定めた添加率を示
し、上限添加率は分解油のアルカリ化防止を目的として
定めた添加率を示している。
カリ性物質(例えば消石灰粉末、生石灰粉末)は加熱脱
塩素処理装置3において、図11に示すようにその一部
が消費される。残余のアルカリ性物質は熱分解処理装置
4で図12に示すような反応をし、安息香酸を固定化し
安息香酸の分解油への混入を防止して分解油の酸性化を
抑制する。
中のPVC混入率を10%、PETの混入率を10%、
またアルカリ性物質粉末として消石灰を用いた場合の消
石灰添加率と塩酸回収率(A)との関係、および消石灰
添加率と分解油中の安息香酸回収率(B)との関係を示
す実験結果である。この場合の消石灰添加率は図14に
基づいて下限添加率4.7%、上限添加率14.7%、
適正添加率5.9%になる。
の場合を示し、bは反応効率100%の場合を示し、c
は実験値(平均反応効率60%)を示す。
A1の場合、実験値Cに基づけば、加熱脱塩素処理装置
3内においてX1−X2の未反応消石灰が生じる。
熱分解処理装置4へ送られる。
場合を示し、eは反応効率100%の場合を示し、cは
実験値(平均反応率50%)を示す。
質の添加率とは、
ば、廃プラスチック1中のPVC混入率、PETの混入
率に応じた適正なアルカリ性物質の添加率が求められ、
PVC混入率およびPETの混入率が変化しても分解油
のPHを中性に維持することができる。
おいて加熱脱塩素処理装置3を取除いてもよい。この場
合は、加熱脱塩素処理装置3から塩化水素ガスが発生し
ないため、塩化水素ガスによるアルカリ性物質の消費は
生じない。従って添加されたアルカリ性物質は熱分解処
理装置4で初めてPETの分解により発生する安息香酸
等の酸性ガスと中和反応をする。この際必要なアルカリ
の添加率は、図13においては、(2)の場合の記述式
を用いる。また図14においては、PVCが0%の場合
を用い、PETの含有率(%)に対応したアルカリ性物
質の添加率に基づいてアルカリ性物質を添加する。
生する溶融廃プラスチック31の分解ガスを冷却装置5
で冷却することなく直接分解油回収装置6へ送ってもよ
い。
香酸等の有機酸は、200〜300℃の範囲で析出し配
管閉塞の原因になり、かつ機器の腐食の原因になる。分
解ガスを冷却することなく分解油回収装置6へ送ること
により、アルカリ性物質の添加によりテレフタール酸お
よび安息香酸等の有機酸ガスの除去に加えて、更にこれ
らの有機酸の析出を防止できるので、配管閉塞の防止な
らびに機器の腐食が防止できる。
てもよく、またPCVを含まなくてもよい。
カリ性物質の粉末、消石灰粉末、生石灰粉末について説
明したが、必ずしも粉末に限定するものではない。例え
ばアルカリ性物質のペレット、アルカリ性物質の塊、お
よび成形アルカリ性物質を用いることも可能である。
装置20を加熱脱塩素処理装置3の前段に設けた例を示
したが、これに限らず、加熱脱塩素処理装置3を除くと
ともに、アルカリ性物質を、熱分解処理装置4に直接添
加することも可能である。
が熱分解処理装置4内で発生するテレフタール酸および
安息香酸等の有機酸ガスの固定除去に使われる加熱脱塩
素処理装置3でのアルカリの消費が発生しないためアル
カリの添加量の削減が可能になる。
プラスチックを熱分解処理することにより得られる分解
油中のPHが中性化され、機器の腐食が防止できる。ま
た安息香酸および安息香酸塩が高度に除去できるため、
安息香酸および安息香酸塩の析出に起因する配管閉塞が
防止できる。
ク処理装置を示す構成図。
置の構成図。
置の作用を示す特性図。
理装置の構成図。
処理装置の作用を示す特性図。
加率と塩酸回収率との関係を示す図。
加率と分解油中の安息香酸回収率との関係を示す図。
Claims (8)
- 【請求項1】PETとPVCを含む廃プラスチックの処
理方法において、 廃プラスチックに対してアルカリ性物質を添加する工程
と、 廃プラスチックに対してアルカリ性物質を添加した後、
廃プラスチックを加熱脱塩素処理装置内で加熱脱塩素処
理する工程と、 加熱脱塩素処理装置内で加熱脱塩素処理された廃プラス
チックを熱分解処理装置内で熱分解処理する工程と、 熱分解処理装置から生じる分解ガスを用いて分解油回収
装置において分解油を生成する工程と、を備え、 熱分解処理工程においてPETから生成する安息香酸ガ
スをアルカリ性物質により中和して分解油回収装置にお
いて生成される分解油のpHを5.0〜7.5とするこ
とを特徴とする廃プラスチックの処理方法。 - 【請求項2】加熱脱塩素処理工程では、250〜360
℃の温度で短時間に加熱脱塩素処理を行ない、 熱分解処理工程では、300〜500℃の温度で低温か
ら高温に順次昇温して熱分解することを特徴とする請求
項1記載の廃プラスチックの処理方法。 - 【請求項3】廃プラスチック中のPETおよびPVCの
含有量に基づいて予め求められた添加量だけアルカリ性
物質を添加することを特徴とする請求項1記載の廃プラ
スチックの処理方法。 - 【請求項4】熱分解処理工程では、300〜500℃の
温度で低温から高温に順次昇温して熱分解することを特
徴とする請求項1記載の廃プラスチックの処理方法。 - 【請求項5】廃プラスチック中のPVCの含有量に基づ
いて予め求められた添加量だけアルカリ性物質を添加す
ることを特徴とする請求項1記載の廃プラスチックの処
理方法。 - 【請求項6】分解ガスから分解油を生成する際、分解ガ
スを冷却装置で冷却することを特徴とする請求項1記載
の廃プラスチックの処理方法。 - 【請求項7】PETを含む廃プラスチックの処理装置に
おいて、 廃プラスチックに対してアルカリ性物質を添加するアル
カリ性物質添加装置と、 廃プラスチックを熱分解処理し、PETから生成する安
息香酸ガスをアルカリ性物質により中和する熱分解処理
装置と、 熱分解処理装置から生じる分解ガスからpH5.0〜
7.5の分解油を生成する分解油回収装置と、 を備え、 アルカリ性物質添加装置と熱分解処理装置との間に、廃
プラスチックを加熱脱塩素処理する加熱脱塩素処理装置
を設けたことを特徴とする廃プラスチック処理装置。 - 【請求項8】熱分解処理装置と分解油回収装置との間
に、冷却装置を設けたことを特徴とする請求項7記載の
廃プラスチック処理装置。
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JP2000374559A JP3435399B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 廃プラスチックの処理方法および処理装置 |
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KR20230047034A (ko) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | 이화여자대학교 산학협력단 | 이산화탄소 발생없이 폐플라스틱으로부터 고순도 수소 생성 방법 |
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- 2000-12-08 JP JP2000374559A patent/JP3435399B2/ja not_active Expired - Fee Related
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